ZÁKLADY SÁLAVÉHO VYTÁPĚNÍ PŘEDNÁŠKA č. 2

Transkript

1 ZÁKLADY SÁLAVÉHO VYTÁPĚNÍ PŘEDNÁŠKA č. 2 1

2 ZÁKLADY SÁLAVÉHO VYTÁPĚNÍ Přednášky: Cvičení: Každou středu až hod v místnosti č. 819 / A1-505b první polovina (kalendářně) sudé čtvrtky až hod v místnosti č. C1-312 a druhá polovina opačně (dle rozvrhu ) tamtéž (data: 19.2./5.3./19.3./9.4./23.4./7.5.) Celkem: 11 přednášek + 1 jako předtermín pro psaní testu KZ Požadavky: 5 cvičení + 1 jako opravný termín pro psaní testu KZ prezenční forma - účast nejméně na 4 cvičeních + 1 termín pro psaní testu KZ kombinovaná forma - účast na 1 termínu pro psaní testu KZ + Úspěšné zvládnutí klasifikovaného zápočtového testu (3 pokusy) (teorie z přednášek + početní příklady) 2

3 1. Obecný úvod o sdílení tepla 2. Tepelná pohoda 3. Velkoplošné vodní sálavé vytápění 3.1 Zabudované sálavé vytápění Podlahové Stěnové Stropní 3.2 Závěsné sálavé vytápění Kazetové a lamelové stropy Závěsné sálavé panely 4. Elektrické sálavé vytápění 4.1 Velkoplošné podlahové (stěnové) 4.2 Lokální vytápění zářiči Nízkoteplotní kazetové Infrazářiče 5. Plynové sálavé vytápění (lokální zdroje tepla!) 5.1 Světlé zářiče 5.2 Tmavé zářiče OBSAH PŘEDNÁŠEK 3

4 VELKOPLOŠNÉ SÁLAVÉ VYTÁPĚNÍ U velkoplošných, převážně sálavých soustav je příslušná stavební konstrukce zevnitř zahřívána trubkami, v nichž proudí teplá voda (vzduch). Ke stanovení výkonu sálavé plochy je potřebné znát průběh teploty po jejím povrchu, resp. střední povrchovou teplotu. Nejvyšší teplota je v místě trubek, nejnižší uprostřed mezi trubkami. 4

5 VELKOPLOŠNÉ SÁLAVÉ VYTÁPĚNÍ Stanovení průběhu teploty v otopné ploše a zejména zjištění střední povrchové teploty otopné plochy je jedním z hlavních teoretických problémů sálavého vytápění. Nejprve se tímto problémem zabýval Kalous (1937), který odvodil, na základě klasické Gröberovy teorie vedení tepla v tyči, řešení vhodné pro praxi. Kalousův způsob řešení později upravili a doplnili Kollmar a Wierze (1950), kteří rovněž vyšli z Gröberovy teorie. U nás byla nejlepší a nejrozšířenější prací publikace doc. Cihelky, která shrnula všechny teoretické poznatky a v jejím druhém vydání (1961) se objevily i praktické výstupy s popisem jednotlivých druhů sálavých otopných ploch a sálavých soustav. 5

6 VELKOPLOŠNÉ SÁLAVÉ VYTÁPĚNÍ Obecně dvě základní konstrukční řešení otopné plochy: zabudovaná (neoddělitelná součást stavební konstrukce) samostatná (upevněná na stav. konstrukci nebo volně ve vytápěném prostoru) U velkoplošného vytápění tvoří otopnou plochu obvykle některá ze stěn ohraničujících vytápěný prostor: strop (podíl tepelného toku sáláním cca 80 %) stěna (podíl tepelného toku sáláním cca 65 %) podlaha (podíl tepelného toku sáláním cca 55 %) Povrchová teplota otopné plochy je poměrně nízká: 40 až 45 C u stropního 55 až 60 C u stěnového 25 až 34 C u podlahového vytápění A tudíž i teplota teplonosné látky bude nízká = vhodné pro nízkopotenciální zdroje tepla. Otopná plocha může být zahřívána: teplou vodou teplým vzduchem elektřinou 6

7 ZABUDOVANÉ TEPLOVODNÍ První podlahové vytápění bylo ve starověkém Římě r. 80 př.n.l. Sergius Orata navrhnul toto starořímské Hypokaustum tak, že ohniště bylo umístněno pod objektem a bez roštu se v něm spalovalo dřevo či dřevěné uhlí. Teplé spaliny proudily dutinami v podlaze a ve stěnách, prohřívaly je a ty sdílely teplo do vytápěného prostoru. 7

8 Volba podlahového vytápění, jako prostředníka k zajištění tepelné pohody, je dána především samotným objektem. Ten by měl splňovat takové tepelně-technické vlastnosti, že průměrná tepelná ztráta by měla být menší jak 20 W/m 3, eventuálně průměrná roční spotřeba tepla nižší než 70 až 80 kwh/m 2. Požadavky na jednotlivé hodnoty viz ČSN , zejména součinitel prostupu tepla. Z těchto údajů je patrné, že minimální náročnost objektu vzhledem ke spotřebě tepla je na prvém místě a teprve následně přistupuje vhodný provozní režim, možnost akumulace tepla či optimální regulace. 8

9 Orientační hodnoty měrných tepelných výkonů (teplota vzduchu 20 C) 9

10 Za akceptovatelný pokládáme stav tepelné pohody v prostoru, když je procento nespokojených (PPD) menší jak 15 % - to už víme. Současně však musí za požadavku tepelné neutrality být splněno, že se žádná část těla nepřehřívá či nepodchlazuje. Jinak řečeno musíme splnit i požadavky na eliminaci lokální tepelné nepohody na libovolné části lidského těla, která vzniká: příliš teplou či chladnou podlahou (tep.-technické vlastnosti stav. konstr.), vertikálním teplotním gradientem vzduchu, asymetrickým tepelným sáláním, zvýšeným prouděním vzduchu. 10

11 K lokální tepelné nepohodě v důsledku vysoké či nízké povrchové teploty podlahy může u podlahového vytápění dojít v důsledku přímému kontaktu chodidla s podlahou. Je tak velmi důležité znát, jaké povrchové teploty podlahy člověk akceptuje a během jaké doby kontaktu chodidla s podlahou a při jakém druhu obutí. Optimální povrchová teplota podlahy užívané bez obutí - orientační hodnoty Podlahová krytina Optimální povrchová teplota podlahy 1. min 10. min Doporučené rozmezí povrchové teploty podlahy t P ( C) Textilie 21 24,5 21,0 až 28,0 Korek ,0 až 28,0 Dřevo - borovice ,5 až 28,0 - dub ,5 až 28,0 PVC na betonu ,5 až 28,0 Linoleum na dřevě ,0 až 28,0 Plynobeton ,0 až 28,5 Betonová mazanina 28, ,0 až 28,5 Obecně by průměrná povrchová teplota podlahy neměla překročit 29 C. Maximální doporučená povrchová teplota podlahy je cca 34 C, ale pouze pro krátkodobý pobyt bosých osob v prostorách s požadavkem na vyšší tepelný komfort, např. koupelny. Podlahy využívané obutými lidmi neovlivňují z hlediska materiálu podlahové krytiny lokální tepelnou pohodu člověka. V tomto případě se doporučuje optimální teplota podlahy pro dlouhodobě sedící osoby 25 C a pro stojící a chodící osoby 23 C. 11

12 Vertikální rozložení teplot Vertikální rozložení teplot uvnitř vytápěného prostoru je způsobeno nerovnoměrným přívodem tepla a nerovnoměrným ochlazováním jednotlivých stěn místnosti. Vertikální nerovnoměrnost je tím vyšší, čím vyšší je povrchová teplota otopné plochy. S ohledem na skutečnost, že u podlahového vytápění je povrchová teplota otopné plochy ze všech druhů vytápění nejnižší, je vertikální rozložení teplot téměř ideální. U ostatních druhů vytápění je vertikální průběh teplot dosti nerovnoměrný. Ideální vytápění by mělo zajistit takové rozložení teplot po výšce místnosti, aby v oblasti hlavy stojícího člověka byla teplota vzduchu min. o 2 C nižší než je v oblasti kotníků. Takovémuto ideálu se nejvíce blíží podlahové vytápění. I. ideál, II. podlahové, III. článkové OT IV - stropní 12

13 Horizontální rozložení teplot Je ovlivňováno hlavně umístěním otopné plochy ve směru od obvodové ochlazované konstrukce. U podlahového vytápění je horizontální průběh teplot téměř rovnoměrný, blížící se ideálnímu, až na úzkou oblast u ochlazované konstrukce. Tento nedostatek se dá jen velmi zřídka kompenzovat intenzivní okrajovou zónou, ve které je potrubí kladeno v šířce 0,5 až 1,0 m hustěji u sebe. Je tedy kladeno s menší roztečí než je tomu v podlaze uprostřed místnosti. I. ideál, II. podlahové, III. článkové OT IV - stropní K relativně teplotně homogennímu prostředí jak ve vertikálním tak v horizontálním směru přispívá poměr sdílení tepla 55 : 45 % a také, že otopná plocha tvoří téměř celou plochu podlahy 13

14 Konstrukce a provedení podlahové otopné plochy Rozdělení podle Teplonosné látky Provedení otopné plochy Tvaru otopného hadu Materiálu potrubí Uložení otopného hadu Velkoplošné podlahové vytápění teplovodní, elektrické mokrý proces, suchý proces, modulové desky, kapilární rohože meandr, plošná spirála (nerez), měď, plastové, vícevrstvé zabudované, volně uložený 14

15 KONSTRUKCE A PROVEDENÍ Rozdělení podle Velkoplošné podlahové vytápění Teplonosné látky teplovodní, elektrické Provedení otopné plochy mokrý proces, suchý proces, modulové desky, kapilární rohože Tvaru otopného hadu meandr, plošná spirála Materiálu potrubí (nerez), měď, plastové, vícevrstvé Uložení otopného hadu zabudované, volně uložený 15

16 KONSTRUKCE A PROVEDENÍ Rozdělení podle Velkoplošné podlahové vytápění Teplonosné látky teplovodní, elektrické Provedení otopné plochy mokrý proces, suchý proces, modulové desky, kapilární rohože Tvaru otopného hadu meandr, plošná spirála Materiálu potrubí (nerez), měď, plastové, vícevrstvé Uložení otopného hadu zabudované, volně uložený 16

17 KONSTRUKCE A PROVEDENÍ Rozdělení podle Velkoplošné podlahové vytápění Teplonosné látky teplovodní, elektrické Provedení otopné plochy mokrý proces, suchý proces, modulové desky, kapilární rohože Tvaru otopného hadu meandr, plošná spirála Materiálu potrubí (nerez), měď, plastové, vícevrstvé Uložení otopného hadu zabudované, volně uložený Mokrý způsob pokládky: - podlahová krytina - betonová mazanina - otopný had - obvodový tepelněizolační a dilatační pás -hydroizolace (reflexní folie) -tepelně-akustická izolace -(hydroizolace) -podkladový beton termín plovoucí podlaha! Běžné teploty ot. vody C Měrný výkon nad cca 50 W/m 2 Výška bet. mazaniny cca 6-7 cm nad trubky 17

18 KONSTRUKCE A PROVEDENÍ Rozdělení podle Velkoplošné podlahové vytápění Teplonosné látky teplovodní, elektrické Provedení otopné plochy mokrý proces, suchý proces, modulové desky, kapilární rohože Tvaru otopného hadu meandr, plošná spirála Materiálu potrubí (nerez), měď, plastové, vícevrstvé Uložení otopného hadu zabudované, volně uložený Suchý způsob pokládky: podlahová krytina cementový potěr hydroizol. fólie (kov / plast) otopný had (v kov. lamele) tepelná izolace hydroizolace nosná podlaha Běžné teploty ot. vody C Měrný výkon do 50 W/m 2 Výška cem. potěru cca 4-5 cm využití jako dodatková otopná plocha, či kde stačí pouze temperovat nebo se požaduje nízká konstrukční výška podlahy (rekonstrukce) 18

19 KONSTRUKCE A PROVEDENÍ Rozdělení podle Velkoplošné podlahové vytápění Teplonosné látky teplovodní, elektrické Provedení otopné plochy mokrý proces, suchý proces, modulové desky, kapilární rohože Tvaru otopného hadu meandr, plošná spirála Materiálu potrubí (nerez), měď, plastové, vícevrstvé Uložení otopného hadu zabudované, volně uložený Uložení desek jako suchý způsob pokládky výhodou je vyšší pružnost otopné soustavy, nízká konstrukční výška a rovnoměrné rozložení povrchové teploty podlahy v ČR se nepoužívají Běžné teploty ot. vody C Nutná vyšší čistota vody! 19

20 KONSTRUKCE A PROVEDENÍ Rozdělení podle Teplonosné látky Provedení otopné plochy Tvaru otopného hadu Materiálu potrubí Uložení otopného hadu Velkoplošné podlahové vytápění teplovodní, elektrické mokrý proces, suchý proces, modulové desky, kapilární rohože meandr, plošná spirála (nerez), měď, plastové, vícevrstvé zabudované, volně uložený především u nízkoenergetických domů - potřebný malý měrný tepelný výkon = nízké teploty a nízké teplotní spády; opět čistota vody Pro podlahové vytápění jen zřídka. Jejich použití je především pro stěnové či stropní otopné plochy nebo u celoplošného vytápění. Umísťují buď přímo na stěnu, na tepelnou izolaci či na sádrokarton pod omítku. Materiál polypropylen (= difúze kyslíku). 20

21 KONSTRUKCE A PROVEDENÍ Rozdělení podle Velkoplošné podlahové vytápění Teplonosné látky teplovodní, elektrické Provedení otopné plochy mokrý proces, suchý proces, modulové desky, kapilární rohože Tvaru otopného hadu meandr, plošná spirála Materiálu potrubí (nerez), měď, plastové, vícevrstvé Uložení otopného hadu zabudované, volně uložený Teplota otopné vody klesá od obvodové konstrukce k vnitřní stěně, což umožňuje rovnoměrnější rozložení teplot ve vytápěné místnosti. Většinou navrhují trubky 16 x 2 a 17 x 2 mm (180 kolena) 21

22 KONSTRUKCE A PROVEDENÍ Rozdělení podle Teplonosné látky Provedení otopné plochy Tvaru otopného hadu Materiálu potrubí Uložení otopného hadu Velkoplošné podlahové vytápění teplovodní, elektrické mokrý proces, suchý proces, modulové desky, kapilární rohože meandr, plošná spirála (nerez), měď, plastové, vícevrstvé zabudované, volně uložený Povrchová teplota podlahy je po celé její ploše rovnoměrná. Nevýhodou je však pokles vnitřní teploty v horizontálním směru od vnitřní k obvodové konstrukci. Většinou navrhují trubky 18 x 2 a 20 x 2 mm (pouze 90 kolena ) 22

23 KONSTRUKCE A PROVEDENÍ Okrajová intenzivní zóna částečně eliminuje negativní vliv ochlazovaných konstrukcí. Umísťuje se k okenní stěně či do rohu objektu v šířce 0,5 až 1,0 m. 23

24 KONSTRUKCE A PROVEDENÍ Rozdělení podle Velkoplošné podlahové vytápění Teplonosné látky teplovodní, elektrické Provedení otopné plochy mokrý proces, suchý proces, modulové desky, kapilární rohože Tvaru otopného hadu meandr, plošná spirála Materiálu potrubí (nerez), měď, plastové, vícevrstvé Montáž otopného hadu zabudované, volně uložený 24

25 MONTÁŽ A SPECIFIKA JEDNOTLIVÝCH VRSTEV Montáž a specifika jednotlivých vrstev Předpoklad: Dokončení omítek obvodového zdiva Vysekání otvorů pro rozdělovače a jejich osazení Osazení zárubní dveří a oken Dokončení kotlového okruhu Postup: Vyrovnání podkladové vrstvy, odstranění nečistot a mastnoty Pokládka obvodových dilatačních pásků Rozdělení místnosti na dilatační zóny Pokládka tepelně - zvukové izolace (Systémová deska) Pokládka hydroizolace Položení potrubí Natlakování Zalití roznášecí vrstvy 25

26 MONTÁŽ A SPECIFIKA JEDNOTLIVÝCH VRSTEV Podkladová vrstva (nosná část) Nosná část podlahy musí být dostatečně pevná, čistá (ometená) a suchá. Současně musí splňovat tolerance rovnosti. V případě, že nesplňuje, jsou třeba opatření (Tmely, samonivelační stěrky). Podkladový beton tvoří podklad pro samotnou otopnou plochu. Je třeba si uvědomit, že při zalití otopného hadu do vrstvy betonu 4 až 6 cm vysoké bude nosná část podlahy zatížena hmotností 80 až 100 kg/m 2. Povrch nosné části podlahy musí být rovný a pokud se podlahová otopná plocha klade na podklad, který umožňuje pronikání vlhkosti do své konstrukce musí se povrch nosné části podlahy opatřit hydroizolační fólií o tloušťce min. 0,2 mm. Za normálního provozu je přípustné max. zatížení: - obytné prostory 1,5 kn/m 2, - kancelářské prostory 2,0 kn/m 2, - prodejních prostory do 50 m 2 v obytných domech 2,0 kn/m 2 - posluchárny či školní třídy 3,5 kn/m 2. 26

27 MONTÁŽ A SPECIFIKA JEDNOTLIVÝCH VRSTEV Dilatační pás Pro provedení (tepelně-izolačního) dilatačního pásu se doporučují pásy tloušťky 10 až 20 mm, které dobře kompenzují tepelnou roztažnost plovoucí betonové vrstvy. Okrajové izolační pásy se kladou podél všech stěn vytápěné místnosti mezi plovoucí podlahu a stěny. Je nutné izolační pásy klást i kolem sloupů a do dělících dilatačních spár. Okolo architektonicky komplikovanějších částí jako jsou sloupy, rohy, výklenky se izolační pásy pevně uchytí (např. hřebíkem). Pásy mají obvykle rozměry 100 x 10 mm, přičemž minimální tloušťka okrajových izolačních pásů by měla být 5 mm. 27

28 MONTÁŽ A SPECIFIKA JEDNOTLIVÝCH VRSTEV Dilatační opatření Dilatační spára se musí provést tak, aby umožnila skutečné rozpínání podlahy. Šířka spáry má být 8 až 10 mm. Pro velikost dilatačních ploch se doporučuje maximálně 40 m 2 avšak optimálně do 25 m 2. Plochy vymezené dilatačními spárami by měly mít, pokud to lze, čtvercový půdorys. Délka dilatačního celku by neměla přesáhnout 8 m a poměr stran 1 : 2. Návrh dilatačních spár je podmíněn i půdorysným řešením místnosti. Půdorysy tvaru L, T či Z se dělí na obdélníková či čtvercová pole a dilatační spáry se umísťují i v místech přestupu vnějších dveří. Dilatační spáry rozdělují jednotlivé vrstvy v celém jejich průřezu od tepelné izolace až k povrchu podlahy a nosné armatury se musí přerušit. Povrchy spár se vyplňují stále pružným tmelem. Pokud je to nutné pak přes dilatační spáru prochází naprosté minimum potrubí uložené v chráničce min. 0,5 m na každou stranu od spáry. 28

29 MONTÁŽ A SPECIFIKA JEDNOTLIVÝCH VRSTEV Dilatační opatření 29

30 MONTÁŽ A SPECIFIKA JEDNOTLIVÝCH VRSTEV Tepelně - zvuková izolace Tato vrstva se provádí hlavně z polystyrénových desek či rolí, překrytých hydroizolační fólií proti zatékání do spár. Podle umístění podlahy se její výška pohybuje od 20 do 60 mm. Akustickou a tepelnou izolaci dodávají výrobci i jako základní (tzv. systémovou) desku podlahového vytápění. Vnější hrany desek jsou profilované a při ukládání pak desky do sebe pevně zapadají (pokud ne, fixují se k sobě sponami) čímž tvoří souvislou vrstvu beze spár. V tomto případě není potřebná další fólie a nevznikají rovněž zvukové mosty. Jako izolační materiál se používají vypěňované plasty či vláknité izolace: - polystyrénové desky PS 20 či 30 SE - polystyrénové desky PST SE (působí i jako akustická izolace) - desky z tvrzeného polystyrénu - desky z tvrzeného polyuretanu - polyetylénová pěna vysoké hustoty jako akustická izolace. Hustota těchto materiálů má být 20 kg/m 3 a stlačitelnost nesmí překročit 5 mm. Tepelná izolace, která sestává z více vrstev má pouze jednu vrstvu akustické izolace. Příčinou je velká stlačitelnost akustické izolace (3 až 4 mm jedné vrstvy), která by mohla způsobit zlomení otopné podlahové plochy. 30

31 MONTÁŽ A SPECIFIKA JEDNOTLIVÝCH VRSTEV Tepelně - zvuková izolace Tepelnou izolaci začínáme klást od krajů místnosti k jejímu středu, čímž zároveň fixujeme dilatační pás na obvod stěn Expandovaný polystyrén (EPS): - Hustota: minimálně 30 kg/m 3 - Tloušťka: maximálně 60 mm Polyuretanová tvrzená pěna (PUR): - Hustota: minimálně 33 kg/m 3 - Tloušťka: maximálně 90 mm 31

32 ZÁKLADY SÁLAVÉHO VYTÁPĚNÍ DĚKUJI ZA POZORNOST! 32